2015 Fiscal Year Annual Research Report
電子移動反応に基づくネットワーク型分子電子機能の創出
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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| Project/Area Number |
25110014
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松本 卓也 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50229556)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子エレクトロニクス / 脳型デバイス / クーロンブロッケード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、タンパク質／DNAネットワークの電気伝導は、タンパク質の酸化還元準位に関わらず、約10meVの一定の電荷エネルギーを示すこと、DNAの核酸塩基の電子状態にも影響を受けないことを明らかにしてきた。そこで、このような電気伝導を示す電子のトラップサイトとして、DNAのリン酸基が働いている可能性の検証を行った。
DNA単体のネットワークについて電気特性を調べたところ、電流－電圧特性は２V付近から急激な立ち上がりを示す線形が得られた。しかし温度変化に対して再現性のある測定結果が得られず、活性化エネルギーやモデルに基づいた線形フィッティングなどの解析は不能であった。
次に、タンパク質／DNAネットワークが示す安定かつ再現性のある電気伝導が、タンパク質によるものであるのか、あるいはタンパク質がDNAに結合することによって生じる現象であるのかについて検討を行った。タンパク質単体では、タンパク質は基板表面上で小さな凝集体を形成してしまうため、電気特性の検討が可能な超薄膜を作ることは困難である。そこで、タンパク質のカチオン性のある部位がリン酸と結合することで、イオンペアを形成し、フェルミ準位付近に電子のトラップサイトを形成する可能性について検証した。カチオン性が重要であれば、タンパク質の代わりに、Mgなど、金属カチオンでも同様の現象が期待できる。しかし、結果は、DNAネットワークへのMgの添加により、電気伝導性は増大するものの、クーロンブロッケードモデルには従わず、まったく異なるトラップ準位間のホッピング伝導であることがわかった。
一方、脳型デバイスを目指した研究として、金属微粒子と色素分子のネットワークに光照射を行いながら、電気特性を調べる研究をスタートした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでの研究で、タンパク質／DNAネットワークの伝導はクーロンブロッケードネットワークモデルに従い、その電子のトラップサイトは、DNA側ではなくタンパク質にあることがわかってきた。そこで、DNAのないタンパク質のみの系で、クーロンブロッケードネットワークモデルに従う電気伝導が観測されるかの検証が重要である。
一方、デバイスでは、金微粒子と色素分子のネットワークの研究はスタートしたばかりであるので、電子状態の情報や試料の作製プロセスなど、基本的な事項を詰めている段階である。デバイス形成という視点では、やや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
タンパク質のみで、クーロンブロッケードネットワークモデルに従う電気伝導が観測されるかどうか、リゾチームを用いて研究を行う。リゾチームには、酸化還元に関わる電子状態が一切ないので、ペプチド鎖のみから成るタンパク質において、10meVの電荷エネルギーが本質的なものであるのかどうか、明らかにする。
デバイス研究については、金微粒子とRu錯体の電子的アライメントを調べる。また、金微粒子とRu錯体複合体のに系に光照射を行い、電位発生が可能であるかどうか調べる。
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